Question

氮化硅的材料性能

Answer 1

氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到1900℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料。
氮化硅 - 性质　化学式Si3N4。白色粉状晶体;熔点1900℃,密度3.44克/厘米(20℃)；有两种变体：α型为六方密堆积结构；β型为似晶石结构。氮化硅有杂质或过量硅时呈灰色。
氮化硅与水几乎不发生作用；在浓强酸溶液中缓慢水解生成铵盐和二氧化硅；易溶于氢氟酸，与稀酸不起作用。浓强碱溶液能缓慢腐蚀氮化硅，熔融的强碱能很快使氮化硅转变为硅酸盐和氨。氮化硅在 600℃以上能使过渡金属（见过渡元素）氧化物、氧化铅、氧化锌和二氧化锡等还原,并放出氧化氮和二氧化氮。1285℃ 时氮化硅与二氮化三钙Ca3N2发生以下反应：
Ca3N2+Si3N4─→3CaSiN2
氮化硅的制法有以下几种： 在1300～1400℃时将粉状硅与氮气反应； 在1500℃时将纯硅与氨作用；
在含少量氢气的氮气中灼烧二氧化硅和碳的混合物;将SiCl4的氨解产物Si(NH2)4完全热分解。氮化硅可用作催化剂载体、耐高温材料、涂层和磨料等。
氮化硅陶瓷具有高强度、耐高温的特点，在陶瓷材料中其综合力学性能最好，耐热震性能、抗氧化性能、耐磨损性能、耐蚀性能好，是热机部件用陶瓷的第一候选材料。在机械工业，氮化硅陶瓷用作轴承滚珠、滚柱、滚球座圈、工模具、新型陶瓷刀具、泵柱塞、心轴 密封材料等。
在化学工业，氮化硅陶瓷用作耐磨、耐蚀部件。如球阀、泵体、燃烧汽化器、过滤器等。
在治金工业，由于氮化硅陶瓷耐高温，摩擦系数小，具有自润滑性。对多数金属、合金溶液稳定，因此，可制作金属材料加工的工模具，如拨菅芯棒、挤压、拨丝模具，轧辊、传送辊、发热体夹具、热偶套营、金属热处理支承件、坩埚，铝液导营、铝包内衬等。
氮化硅陶资材料在电子、军事和核工业方面也有广泛应用。
1、氮化硅陶瓷粉末的物理化性能及产品的技术指标
氮化硅陶瓷是一种白灰色粉末，分子式为：SI3N4 ；
分子重量：140.3 , 密度3.2g/cm³
其化学成分：N>38-39；0<1-1.5；C<0.1；Fe<0.2。
粒度按用户要求而定。
筛网目数与粒径（μm）对照表 目数 微米（μm）=10m 目数（mesh） 微米（μm） 2 8000 100 150 3 6700 115 125 4 4750 120 120 5 4000 125 115 6 3350 130 113 7 2800 140 109 8 2360 150 106 10 1700 160 96 12 1400 170 90 14 1180 175 86 16 1000 180 80 18 880 200 75 20 830 230 62 24 700 240 61 28 600 250 58 30 550 270 53 32 500 300 48 35 425 325 45 40 380 400 38 42 355 500 25 45 325 600 23 48 300 800 18 50 270 1000 13 60 250 1340 10 65 230 2000 6.5 70 212 5000 2.6 80 180 8000 1.6 90 160 10000 1.3

Answer 2

氮化硅陶瓷材料性能整理，供参考。
1、耐热，在常压下，Si3N4没有熔点，于1870℃左右直接分解，可耐氧化到1400℃，实际使用达1200℃(超过1200℃力学强度会下降)。
2、热膨胀系数小（2.8-3.2）×10-6/℃，导热系数高，抗热震，从室温到1000℃热冲击不会开裂。
3、摩擦系数小（0.1），有自润滑性，（加油的金属表面摩擦系数0.1-0.2）。
4、化学性质稳定，耐腐蚀，除氢氟酸外不与其他其他无机酸反应，800℃干燥气氛下不与氧发生反应，超过800℃，开始在在表面生成氧化硅膜，随着温度升高氧化硅膜逐渐变稳定，1000℃左右可与氧生成致密氧化硅膜。可保持至1400℃基本稳定。
5、氮化硅硬度高，耐磨损，莫氏硬度仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼、碳化硅，抗机械冲击。
6、氮化硅是共价键化合物，很难致密，有时需外加助剂，密度约为3.4（不同成型方法致密度不一样，热压成型致密度较高，钢的密度约为7.85，钛合金的密度约为4.5左右，单位均为g/cm3）。
7、脆性大，可采用氮化硅纤维增韧，使其高温强度稳定。

资料来源：瑞目特氮化硅陶瓷

Answer 3